MCU，卷出新高度

隨著AI、機(jī)器人、汽車的飛速發(fā)展，MCU的需求被推向了一個(gè)前所未有的高度。為了在這片日益激烈的市場(chǎng)中搶占先機(jī)，各大廠商正將“內(nèi)卷”進(jìn)行到底，掀起一場(chǎng)技術(shù)與成本的極限較量。

這場(chǎng)“內(nèi)卷”大戲，究竟還有哪些精彩看點(diǎn)？讓我們一探究竟。

三家廠商擁抱M23

Cortex-M23和Cortex-M33是Arm在2016年發(fā)布的兩款A(yù)rmv8-M架構(gòu)的內(nèi)核，開始引入TrustZone，可以簡(jiǎn)單粗暴地將兩款理解成M23是M0/M0+的升級(jí)版，M33是M3/M4的升級(jí)版。

Microchip、新唐、兆易創(chuàng)新、瑞薩等前幾年陸續(xù)推出M23內(nèi)核產(chǎn)品。最近，兆易、瑞薩、新唐繼續(xù)更新M23產(chǎn)品線，并重新定義性價(jià)比。

首先是兆易創(chuàng)新。6月5日，兆易推出超值GD32C231系列入門型微控制器，進(jìn)一步擴(kuò)充了Arm Cortex-M23內(nèi)核的產(chǎn)品陣容。GD32C231系列以“高性能入門級(jí)”為定位，將為小家電，BMS電池管理系統(tǒng)，小屏顯示設(shè)備，手持消費(fèi)類產(chǎn)品，工業(yè)輔助控制，車載后裝等應(yīng)用提供更具競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案。

兆易強(qiáng)調(diào)，該系列在保持優(yōu)異價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，顯著提升運(yùn)算性能與外設(shè)規(guī)格，采用的M23內(nèi)核架構(gòu)，性能比M0+提高10%，主頻可達(dá)48MHz，具備單周期乘法和整數(shù)除法運(yùn)算等高效處理能力，大幅提升軟件執(zhí)行效率。并且，這顆平價(jià)MCU重新定義了入門級(jí)MCU市場(chǎng)的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)，開創(chuàng)了“平價(jià)不低配”的新格局。具體配置如框圖：

其次是瑞薩。6月10日，瑞薩也推出了基于48MHz Arm Cortex-M23的處理器，不過，這顆MCU的亮點(diǎn)在于率先在業(yè)內(nèi)支持USB-C Revision 2.4新標(biāo)準(zhǔn)，加之擁有豐富的功能特性，使其成為便攜式設(shè)備和個(gè)人電腦（PC）的理想選擇。

除了支持USB-C新標(biāo)準(zhǔn)以外，低功耗也是這款產(chǎn)品的亮點(diǎn)。RA2L2 MCU采用專有低功耗技術(shù)，提供87.5μA/MHz工作電流，僅250nA的軟件待機(jī)電流。為低功耗UART提供獨(dú)立的工作時(shí)鐘，在接收來自Wi-Fi和/或低功耗藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)時(shí)可用于喚醒系統(tǒng)。包括對(duì)USB-C的支持，這些特性使RA2L2成為USB數(shù)據(jù)記錄儀、充電箱、條碼掃描儀等便攜式設(shè)備的理想解決方案。

新型MCU不僅支持具有CC檢測(cè)功能和最高15W（5V/3A）的USB-C，以及USB FS外，還可提供LP UART、I3C和CAN接口，幫助設(shè)計(jì)人員減少所需元件數(shù)量，有效降低BOM成本、節(jié)省電路板空間并減少功耗。具體配置如下：

最后，新唐也在繼續(xù)推進(jìn)M23內(nèi)核產(chǎn)品，不過其瞄準(zhǔn)的主要是汽車和工業(yè)市場(chǎng)。3月18日，新唐推出32位M23內(nèi)核MCU（運(yùn)行頻率最高72 MHz）——NuMicro M2A23系列，專為汽車和工業(yè)控制的嚴(yán)苛要求設(shè)計(jì)。該系列可在最高125°C的環(huán)境溫度下運(yùn)行，支持2.5V至5.5V的寬電壓范圍，具備三組CAN FD接口和一組LLSI接口，使其特別適用于各類車載CAN信號(hào)模塊與內(nèi)／外照明控制應(yīng)用。在車用系統(tǒng)中，該系列可驅(qū)動(dòng)車載網(wǎng)絡(luò)與車身控制設(shè)備；在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，則可應(yīng)用于電機(jī)控制與傳感數(shù)據(jù)處理。

提供最多256 KB的eFlash、24 KB的SRAM以及4 KB的Flash加載程序內(nèi)存（LDROM），可用于系統(tǒng)內(nèi)編程（ISP）。最多6個(gè)PDMA通道可實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸，減少CPU負(fù)擔(dān)，確保系統(tǒng)運(yùn)行更加順暢。包括4個(gè)32位定時(shí)器、12個(gè)144 MHz PWM輸出和2個(gè)看門狗定時(shí)器，1個(gè)24位SysTick 定時(shí)器支持精確的任務(wù)調(diào)度，適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用。模擬功能包括1個(gè)12位ADC，支持每秒200萬次采樣（2 Msps），提供16個(gè)通道、2個(gè)比較器以及內(nèi)建溫度傳感器，確保可靠的數(shù)據(jù)采集。

M23內(nèi)核的MCU雖然不是第一天推出了，但實(shí)際上可能也有很多人對(duì)它并不熟悉。工程師解析，M23在功能特性和性能上優(yōu)于M0，特別是在代碼執(zhí)行效率、硬件安全性以及指令集優(yōu)化等方面，并且M23是M系列中最節(jié)能的版本。此外，M23基于ARMv8-M架構(gòu)，支持ARM TrustZone安全技術(shù)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。雖然兩者都面向低端嵌入式市場(chǎng)，但M23更適合需要基礎(chǔ)安全防護(hù)能力的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和其他安全敏感型產(chǎn)品。總的來說，M23內(nèi)核相對(duì)于M0+內(nèi)核來說更適合于對(duì)安全性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，而M0+內(nèi)核則更適合于對(duì)成本和功耗要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。選擇使用哪種內(nèi)核取決于你的應(yīng)用需求和優(yōu)先考慮的因素。

可以看出，兆易和瑞薩兩家廠商一直在積極將低功耗MCU推向M23、M33內(nèi)核，推動(dòng)MCU向更高安全性和性價(jià)比發(fā)展，而新唐則繼續(xù)將M23推向汽車市場(chǎng)。不過，現(xiàn)有M0/0+、M3/4市場(chǎng)接受度很高，可以看出這些公司產(chǎn)品都是針對(duì)特定精準(zhǔn)應(yīng)用。

依然卷的車規(guī)MCU

在車規(guī)MCU領(lǐng)域，廠商依舊發(fā)揮自己的“神力”，紛紛推出非常獨(dú)特的MCU產(chǎn)品。

首先是NXP（恩智浦），在今年5月推出首款支持“藍(lán)牙信道探測(cè)”的車規(guī)級(jí)MCU——KW47和MCX W72無線微控制器（MCU），助力汽車制造商實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量，為汽車門禁和自動(dòng)化系統(tǒng)帶來新的測(cè)距解決方案，并將在更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域大展身手。

“藍(lán)牙信道探測(cè)”是藍(lán)牙核心規(guī)范BLE 6.0新加入的功能，能夠大大提升藍(lán)牙的定位精度，通過加入這項(xiàng)技術(shù)，讓藍(lán)牙擁有了與UWB掰手腕的能力，尤其是數(shù)字鑰匙領(lǐng)域。

具體到芯片方面，KW47是低功耗、高安全性的單芯片無線MCU，集成高性能BLE Core V6.0無線器件、信道探測(cè)及CAN FD，專為汽車與工業(yè)應(yīng)用打造。符合BLE 6標(biāo)準(zhǔn)的可升級(jí)無線器件在任何主/從組合中最多支持24個(gè)并發(fā)硬件連接。集成了FlexCAN技術(shù)，兼容CAN和CAN FD協(xié)議，并符合ISO11898-1標(biāo)準(zhǔn)，專為汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)。安全可靠性方面，采用先進(jìn)且可擴(kuò)展的安全架構(gòu)，搭載Arm TrustZone-M、資源域控制器及隔離式EdgeLock安全區(qū)域，支持硬件加密加速器、隨機(jī)數(shù)生成器、密鑰生成、存儲(chǔ)與管理以及安全調(diào)試。具體框圖如下：

MCX W72則更為強(qiáng)大，采用96MHz Arm Cortex-M33內(nèi)核以及支持Matter、Thread、Zigbee和BLE的多協(xié)議無線子系統(tǒng)。獨(dú)立的無線子系統(tǒng)具有專用內(nèi)核和存儲(chǔ)器，可減輕主CPU的負(fù)載，將其留給主要應(yīng)用，并允許固件更新以支持未來的無線標(biāo)準(zhǔn)。MCX W72x還通過集成EdgeLock Secure Enclave Core Profile(安全區(qū)域內(nèi)核配置)提供先進(jìn)的安全性，并將得到恩智浦EdgeLock 2GO云服務(wù)的支持，以實(shí)現(xiàn)憑證共享。此外，該系列還具有藍(lán)牙信道探測(cè)功能，以及專用的片上定位計(jì)算引擎，可減少測(cè)距延遲。具體框圖如下：

其次是凌鷗創(chuàng)芯&晶豐明源，在5月9日推出了一款集成度超級(jí)高的車規(guī)MCU——LKS32AT037PXL5M6Q9。這款MCU集成了Arm Cortex-M0內(nèi)核及DIV/SQRT協(xié)處理器，運(yùn)行主頻達(dá)48MHz，內(nèi)部集成4相半橋驅(qū)動(dòng)電路，5V LDO，LIN-PHY，支持LIN自動(dòng)尋址和波特率自適應(yīng)，顯著簡(jiǎn)化了外圍電路結(jié)構(gòu)，降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度，并幫助客戶減少產(chǎn)品體積。

算法方面，支持三相BLDC無感正弦控制、2相步進(jìn)電機(jī)無感正弦控制、有感直流有刷電機(jī)位置控制，并且配合應(yīng)用保護(hù)支持過流、過壓、欠壓、過溫、堵轉(zhuǎn)、缺相保護(hù)功能，步進(jìn)電機(jī)支持無感堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能。芯片供電最高耐壓為40V，環(huán)溫最高125度時(shí)，驅(qū)動(dòng)相電流有效值最高約為570mA；環(huán)溫最高105度時(shí)，驅(qū)動(dòng)在相電流峰值最高約為1A。產(chǎn)品應(yīng)用框圖如下：

最后，是豪威集團(tuán)在6月10日推出的全新一代OMX2xx系列高性能MCU——OMX2x4B。OMX2x4B是該系列的首顆產(chǎn)品，相較于OMX14x系列，OMX2x4B系列采用高性能Arm Cortex-M7內(nèi)核，主頻高達(dá)300MHz，最高支持4MB嵌入式Flash，512KB SRAM。支持A/B SWAP OTA，具有Evita Full等級(jí)的HSM信息安全模塊，以及10/100M Ethernet。

OMX2x4B系列提供單核、雙核以及BGA196、BGA257封裝供客戶選擇，適用于智能座艙（CDC）、車身域控（BDC）、門控制器、熱管理（TMS）、電池管理（BMS）、前視一體機(jī)等使用場(chǎng)景。支持AUTOSAR汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)，可提供MCU底層軟件MCAL，與Vector、EB、普華等多家國內(nèi)外知名的AUTOSAR基礎(chǔ)軟件供應(yīng)商密切合作。該系列產(chǎn)品目前可支持Keil、Eclipse、IAR等主流編譯器，J-Link、Lauterbach等主流調(diào)試器。具體配置如下：

各顯神通的MCU

最近一段時(shí)間，MCU廠商也推出了很多具有特色的產(chǎn)品。

第一是英飛凌5月27日推出的PSOC 4100T Plus MCU。產(chǎn)品亮點(diǎn)是在單塊芯片中集成先進(jìn)的傳感和系統(tǒng)控制功能，擁有128K閃存和32K SRAM，并且采用了Multi-Sense這一包含CAPSENSE?、電感式傳感和液位傳感功能的英飛凌先進(jìn)技術(shù)。

據(jù)了解，英飛凌的第5代CAPSENSE技術(shù)與其前代產(chǎn)品相比有了顯著改進(jìn)，信噪比 （SNR） 性能提高了10倍，同時(shí)功耗降低了10倍。

4100T Plus可作為獨(dú)立的通用MCU提供強(qiáng)大的系統(tǒng)控制和管理平臺(tái)，也可作為專用的HMI MCU創(chuàng)建直觀的交互式接口，還可作為系統(tǒng)控制和觸控式HMI的單芯片解決方案。目標(biāo)應(yīng)用包括家用電器、消費(fèi)電子產(chǎn)品、觸控板和觸控屏應(yīng)用。具體框圖如下：

第二是先楫半導(dǎo)體在5月6日推出的HPM5E00，這款產(chǎn)品主要亮點(diǎn)在于德國倍福（Beckhoff）正式授權(quán)的EtherCAT IP，而先楫是中國第一個(gè)獲得EtherCAT支持的廠商，過去支持EtherCAT的MCU芯片都被國外廠商壟斷。

HPM5E00的目標(biāo)應(yīng)用包括工控和機(jī)器人領(lǐng)域，具體包括變頻器、伺服、PLC及遠(yuǎn)程IO等通用工控場(chǎng)景，以及機(jī)器人關(guān)節(jié)、工業(yè)機(jī)械臂、樓宇自動(dòng)化（BAS）等高端應(yīng)用。相比先楫之前推出的HPM6E00，HPM5E00功耗更低、成本更優(yōu)、封裝更小。具體框圖如下：

第三是國民技術(shù)4月推出的國內(nèi)首款A(yù)rm Cortex M7+M4雙核異構(gòu)MCU——N32H78x系列高性能MCU。

N32H78x/N32H785EC/N32H76x/N32H765EC系列MCU是國民技術(shù)面向具身機(jī)器人、工業(yè)控制等智控領(lǐng)域推出的標(biāo)桿產(chǎn)品，系列產(chǎn)品具有超強(qiáng)算力、超快響應(yīng)、超高精度、高可靠性與高安全性等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，在變頻器、伺服、PLC等通用工業(yè)控制領(lǐng)域，工業(yè)/人形機(jī)器人、電梯等高性能電機(jī)控制領(lǐng)域，光伏逆變器、拉弧檢測(cè)、儲(chǔ)能BMS、汽車OBC、充電樁等新能源領(lǐng)域，以及工業(yè)顯示屏、儀表、人臉識(shí)別等HMI方面具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

第四是中微半導(dǎo)5月推出的全新8位RISC內(nèi)核MTP芯片SC8F096系列。事實(shí)上，即便32位MCU的價(jià)格一直在向下，但8位MCU依然有很多市場(chǎng)，畢竟很多場(chǎng)景并不需要那么復(fù)雜的MCU，所以8位還在進(jìn)化。

SC8F096集成豐富資源，內(nèi)置16MHz RC振蕩，提供8K×16 ROM及336B RAM存儲(chǔ)組合，支持30個(gè)GPIO與1.8V-5.5V寬工作電壓，內(nèi)置觸摸、運(yùn)放、比較器、LED、LCD、PD/QC、單線RGB驅(qū)動(dòng)，目前為中微半導(dǎo)旗下8位RISC內(nèi)核同類產(chǎn)品資源最為完善與豐富的系列，可為成本敏感型項(xiàng)目提供創(chuàng)新解決方案。

第五是小華半導(dǎo)體4月發(fā)布的超低功耗MCU——HC32L021。這款產(chǎn)品的定位是與8/16位MCU分食市場(chǎng)，擁有非常卓越的綜合性能。

超低功耗方面，HC32L021采用先進(jìn)的電源管理技術(shù)與國產(chǎn)超低漏電工藝技術(shù)；功能、性能優(yōu)化體現(xiàn)在對(duì)運(yùn)算速度、數(shù)據(jù)處理能力以及外設(shè)接口的精心設(shè)計(jì)上，如48MHz的工作主頻、經(jīng)優(yōu)化的高精度高速內(nèi)部時(shí)鐘、低功耗定時(shí)器和串口通信接口等。具體產(chǎn)品框圖如下：

第六是芯海科技今年5月推出的大容量高性價(jià)比MCU——CS32F090。目前，MCU也在追求邊緣AI、機(jī)器學(xué)習(xí)，對(duì)于這些應(yīng)用，存儲(chǔ)容量是關(guān)鍵。CS32F090系列則具有“大容量存儲(chǔ)、高集成度模擬、超低功耗、寬電壓”四大特性，目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域包括消費(fèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備等，如Pad、吸塵器電池包、E-bike電池包、洗地機(jī)主控、氣體探測(cè)器、電子血壓計(jì)。具體框圖如下：

第七是Silicon Labs在5月22日推出的22nm多協(xié)議無線SoC，包括兩款產(chǎn)品：SiXG301針對(duì)線路供電應(yīng)用，SiXG302專為電池供電效率。

SiXG301搭載150 MHz的Arm Cortex-M33、4 MB 閃存和512 kB RAM，支持我們的并發(fā)多協(xié)議（CMP），該協(xié)議可以在單個(gè)設(shè)備上同時(shí)運(yùn)行Zigbee和Matter over Thread，從而簡(jiǎn)化產(chǎn)品制造商的SKU管理，并簡(jiǎn)化最終用戶的易用性。 具體框圖如下：

總結(jié)

MCU市場(chǎng)的卷是永無止境的，畢竟萬物都需要MCU，而針對(duì)不同場(chǎng)景，我們需要各種功耗、性能和功能的MCU。

總得來看，目前機(jī)器人是MCU廠商追求的一個(gè)熱點(diǎn)，無線MCU方面BLE 6.0以及Matter、Zigbee等多協(xié)議是重點(diǎn)，工業(yè)MCU方面支持EtherCAT是大趨勢(shì)，汽車MCU方面數(shù)字鑰匙、高集成、高性能是熱點(diǎn)。

除此之外，AI也是MCU的一個(gè)熱點(diǎn)。就在昨天，Nordic Semiconductor宣布收購Neuton.AI 的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)資產(chǎn)。Neuton.AI 是開發(fā)用于邊緣設(shè)備的全自動(dòng)TinyML解決方案的先驅(qū)，通過將Nordic的nRF54系列超低功耗無線SoC與Neuton的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架相結(jié)合，現(xiàn)在可以為資源最受限的設(shè)備帶來可擴(kuò)展的高性能AI。此前，Renesas在2022年完成對(duì)美國從事機(jī)器學(xué)習(xí)模型開發(fā)的初創(chuàng)企業(yè)Reality AI（以TinyML為業(yè)務(wù)）的收購，Infineon2023年5月收購瑞典的TinyML和AutoML領(lǐng)域初創(chuàng)公司Imagimob AB。

顯然，未來的MCU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)只會(huì)愈發(fā)激烈。

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